Informasi

Propagasi Troposfer

Propagasi Troposfer

Pada frekuensi di atas 30 MHz, ditemukan bahwa troposfer memiliki pengaruh yang meningkat pada sinyal radio dan sistem komunikasi radio. Sinyal radio mampu menempuh jarak yang lebih jauh daripada yang disarankan oleh perhitungan garis pandang. Terkadang kondisi berubah dan sinyal radio dapat dideteksi pada jarak 500 atau bahkan 1000 km dan lebih. Ini biasanya dengan bentuk peningkatan troposfer, sering disebut "tropo". Kadang-kadang sinyal bahkan dapat terperangkap di saluran yang ditinggikan dalam bentuk propagasi sinyal radio yang dikenal sebagai saluran troposfer. Hal ini dapat mengganggu banyak tautan komunikasi radio (termasuk tautan komunikasi radio dua arah) karena mungkin terdapat interferensi yang biasanya tidak ada. Akibatnya saat merancang link atau jaringan komunikasi radio, bentuk interferensi ini harus dikenali agar dapat diambil langkah-langkah untuk meminimalkan pengaruhnya.

Cara sinyal bergerak pada frekuensi VHF dan di atasnya sangat penting bagi mereka yang melihat jangkauan sistem radio seperti telekomunikasi seluler, komunikasi radio bergerak dan sistem nirkabel lainnya serta pengguna lain termasuk radio ham.

Komunikasi radio garis pandang

Mungkin diperkirakan bahwa sebagian besar tautan komunikasi radio di VHF dan di atasnya mengikuti jalur garis pandang. Ini tidak sepenuhnya benar dan ditemukan bahwa bahkan dalam kondisi normal sinyal radio dapat melakukan perjalanan atau merambat pada jarak yang lebih jauh dari garis pandang.

Alasan bertambahnya jarak yang ditempuh oleh sinyal radio adalah karena mereka dibiaskan oleh perubahan kecil yang ada di atmosfer bumi yang dekat dengan tanah. Diketahui bahwa indeks bias udara yang dekat dengan tanah sangat sedikit lebih tinggi daripada yang lebih tinggi. Akibatnya sinyal radio dibengkokkan ke area indeks bias yang lebih tinggi, yang lebih dekat ke tanah. Dengan demikian, ia memperluas jangkauan sinyal radio.

Indeks bias atmosfer bervariasi menurut berbagai faktor. Temperatur, tekanan atmosfir dan tekanan uap air semuanya mempengaruhi nilai. Bahkan perubahan kecil dalam variabel ini dapat membuat perbedaan yang signifikan karena sinyal radio dapat dibiaskan ke seluruh jalur sinyal dan ini dapat meluas hingga beberapa kilometer.

N unit

Diketahui bahwa nilai rata-rata indeks bias udara di permukaan tanah adalah sekitar 1.0003, tetapi dapat dengan mudah bervariasi dari 1.00027 hingga 1.00035. Mengingat perubahan yang sangat kecil yang terlihat, sistem telah diperkenalkan yang memungkinkan perubahan kecil untuk dicatat dengan lebih mudah. Satuan yang disebut satuan "N" sering digunakan. Unit-N ini diperoleh dengan mengurangkan 1 dari indeks bias dan mengalikan sisanya dengan satu juta. Dengan cara ini diperoleh angka yang lebih mudah diatur.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

Dimana mu adalah indeks bias

Diketahui bahwa sebagai pedoman yang sangat kasar dalam kondisi normal di zona temperatur, indeks bias udara turun sekitar 0,0004 untuk setiap peningkatan ketinggian kilometer, yaitu 400 N unit / km. Hal ini menyebabkan sinyal radio cenderung mengikuti kelengkungan bumi dan bergerak melampaui cakrawala geometris. Nilai aktual memperluas cakrawala radio sekitar sepertiga. Faktor ini sering digunakan pada sebagian besar penghitungan cakupan komunikasi radio untuk aplikasi seperti pemancar radio siaran, dan pengguna komunikasi radio dua arah lainnya seperti komunikasi radio bergerak, telekomunikasi seluler dan sejenisnya.

Kondisi yang ditingkatkan

Dalam kondisi tertentu, kondisi propagasi radio yang disediakan oleh troposfer sedemikian rupa sehingga sinyal bergerak dalam jarak yang lebih jauh. Bentuk "daya angkat" dalam kondisi ini kurang terlihat pada bagian bawah spektrum VHF, tetapi lebih terlihat pada beberapa frekuensi yang lebih tinggi. Dalam beberapa kondisi, sinyal radio dapat terdengar pada jarak 2000 kilometer atau lebih dengan jarak 3000 kilometer pada kesempatan yang jarang terjadi. Hal ini dapat menimbulkan tingkat gangguan yang signifikan selama periode waktu tertentu.

Jarak yang diperpanjang ini dihasilkan dari perubahan yang jauh lebih besar dalam nilai indeks bias melalui jalur sinyal. Hal ini memungkinkan sinyal untuk mencapai tingkat pembengkokan yang lebih besar dan sebagai hasilnya mengikuti kelengkungan Bumi dalam jarak yang lebih jauh.

Dalam beberapa keadaan, perubahan indeks bias mungkin cukup tinggi untuk membelokkan sinyal kembali ke permukaan bumi di mana sinyal tersebut dipantulkan kembali ke atas oleh permukaan bumi. Dengan cara ini, sinyal dapat berjalan di sekitar kelengkungan Bumi, yang dipantulkan oleh permukaannya. Ini adalah salah satu bentuk "saluran troposfer" yang dapat terjadi.

Mungkin juga saluran troposfer terjadi di atas permukaan bumi. Saluran troposfer yang ditinggikan ini terjadi ketika suatu massa udara dengan indeks bias tinggi memiliki massa udara dengan indeks bias yang lebih rendah di bawah dan di atasnya sebagai akibat dari pergerakan udara yang dapat terjadi dalam beberapa kondisi. Ketika kondisi ini terjadi, sinyal dapat dibatasi dalam area udara yang ditinggikan dengan indeks bias tinggi dan mereka tidak dapat keluar dan kembali ke bumi. Akibatnya, mereka dapat melakukan perjalanan beberapa ratus mil, dan menerima tingkat redaman yang relatif rendah. Mereka mungkin juga tidak terdengar ke stasiun di bawah saluran dan dengan cara ini menciptakan zona loncat atau mati yang mirip dengan yang dialami dengan propagasi ionosfer HF.

Mekanisme di balik propagasi troposfer

Efek propagasi troposfer terjadi relatif dekat dengan permukaan bumi. Sinyal radio dipengaruhi oleh wilayah yang berada di bawah ketinggian sekitar 2 kilometer. Karena daerah-daerah ini adalah daerah yang sangat dipengaruhi oleh cuaca, maka terdapat hubungan yang kuat antara kondisi cuaca dan kondisi serta jangkauan perambatan radio.

Dalam kondisi normal a terdapat gradien tetap indeks bias dengan ketinggian, udara yang paling dekat dengan permukaan bumi memiliki indeks bias tertinggi. Ini disebabkan oleh beberapa faktor. Udara yang memiliki massa jenis lebih tinggi dan yang mengandung uap air dengan konsentrasi lebih tinggi menyebabkan peningkatan indeks bias. Karena udara yang paling dekat dengan permukaan bumi lebih padat (sebagai akibat dari tekanan yang diberikan oleh gas-gas di atasnya) dan memiliki konsentrasi uap air yang lebih tinggi daripada yang lebih tinggi berarti indeks bias udara yang paling dekat dengan bumi. permukaan adalah yang tertinggi.

Biasanya suhu udara yang paling dekat dengan permukaan bumi lebih tinggi daripada suhu di tempat yang lebih tinggi. Efek ini cenderung mengurangi gradien kepadatan udara (dan karenanya gradien indeks bias) karena udara dengan suhu lebih tinggi kurang padat.

Namun, dalam beberapa keadaan, apa yang disebut pembalikan suhu terjadi. Ini terjadi ketika udara panas yang dekat dengan bumi naik sehingga memungkinkan udara yang lebih dingin dan lebih padat mendekati Bumi. Jika hal ini terjadi maka akan menimbulkan perubahan indeks bias yang lebih besar dengan ketinggian dan hal ini menghasilkan perubahan indeks bias yang lebih signifikan.

Inversi suhu dapat muncul dalam beberapa cara. Salah satu yang paling dramatis terjadi ketika ada area bertekanan tinggi. Area bertekanan tinggi berarti kondisi cuaca yang stabil akan hadir, dan selama musim panas, kondisi ini dikaitkan dengan cuaca hangat. Kondisi tersebut menyebabkan udara yang dekat dengan tanah menjadi panas dan naik. Ketika ini terjadi, udara yang lebih dingin mengalir di bawahnya yang menyebabkan pembalikan suhu. Selain itu, ditemukan bahwa peningkatan terbesar cenderung terjadi saat area bertekanan tinggi menjauh dan tekanan baru mulai turun.

Pembalikan suhu juga dapat terjadi selama lewatnya front dingin. Cold front terjadi ketika area udara dingin bertemu dengan area udara hangat. Dalam kondisi ini, udara hangat naik di atas udara dingin menciptakan pembalikan suhu. Front dingin cenderung bergerak relatif cepat dan akibatnya perbaikan kondisi propagasi cenderung berumur pendek.

Kabur

Ketika sinyal disebarkan melalui jarak yang jauh sebagai hasil dari kondisi propagasi troposfer yang ditingkatkan, sinyal biasanya mengalami pemudaran dalam yang lambat. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa sinyal diterima melalui beberapa jalur yang berbeda. Saat angin di atmosfer menggerakkan udara di sekitarnya, itu berarti bahwa jalur yang berbeda akan berubah selama periode waktu tertentu. Dengan demikian, sinyal yang muncul di penerima akan jatuh masuk dan keluar fase satu sama lain sebagai akibat dari panjang jalur yang berbeda dan berubah, dan sebagai akibatnya kekuatan sinyal yang diterima secara keseluruhan akan berubah.

Setiap sinyal terestrial yang diterima di VHF dan di atasnya akan tunduk pada kondisi propagasi yang berlaku yang disebabkan oleh troposfer. Dalam kondisi normal diharapkan sinyal akan dapat diterima di luar jarak garis pandang normal. Namun dalam beberapa keadaan, jarak ini akan sangat meningkat dan tingkat interferensi yang signifikan dapat terjadi.


Tonton videonya: Antena dan Propagasi #02 - Reciprocity (September 2021).